CN103036630B - 信道评估装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于信道评估的装置，包含射频单元、基频单元以及微处理控制单元(简称MCU)。基频单元耦接于射频单元，指示射频单元选择性地跳至一频带的多个可用信道中的一个，经由该已跳入信道，使用虚拟序列以接收多个封包。MCU根据多个封包的接收结果，决定所述的已跳入信道k作为质量优良的信道，以及取消恢复活动的信道的质量不佳的标签而不是所述的已跳入信道k的质量不佳的标签。其中，没有质量不佳的标签的任何信道都可被跳入，且该恢复活动的信道是位于所述的已跳入信道k以及没有质量不佳标签的较高频率的信道g1之间的中间信道，或是位于所述的已跳入信道k以及没有质量不佳标签的较低频率的信道g2之间的所述的中间信道。

Description

信道评估装置及方法

本申请是申请日为2008年8月7日，申请号为200880000745.0，发明名称为“信道评估方法及其装置”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明是关于信道评估，特别是关于信道评估的装置及方法。

背景技术

跳频扩频(Frequency-hopping spread spectrum，以下简称为FHSS)是一种通过在多个频道之间快速切换载波来传输无线信号的方法，其使用发送器与接收器均可识别的虚拟序列。在传送同样信息的情况下，跳频所需的全部频宽比仅使用一个载波频率宽很多。然而，位于同一频带中的多个频道可能会受到其它无线装置的干扰。

发明内容

本发明提供了一种用于信道评估的装置，包含射频(radio frequency，以下简称为RF)单元，基频单元，以及微处理控制单元(microprocessor controlunit，以下简称为MCU)。基频单元耦接于RF单元，指示RF单元选择性地跳至一频带的多个可用信道中的一个，经由该已跳入信道，使用虚拟序列以接收多个封包。MCU耦接于所述的基频单元，用于根据所述的多个封包的接收结果，决定所述的已跳入信道k作为质量优良的信道，以及取消恢复活动的信道的质量不佳的标签而不是取消所述的已跳入信道k的质量不佳的标签。其中，没有质量不佳的标签的任何信道都可被跳入，且该恢复活动的信道是位于所述的已跳入信道k以及没有质量不佳标签的较高频率的信道g1之间的中间信道，或是位于所述的已跳入信道k以及没有质量不佳标签的较低频率的信道g2之间的所述的中间信道。

本发明还提供一种信道评估方法，用于包括射频单元的装置。该方法包括：根据多个封包的接收结果，决定多个已跳入信道k作为质量优良的信道，一频带中的所有质量不佳的信道均無法被所述射频单元跳入；以及取消一恢复活动的信道的质量不佳的标签，而不是取消所述的已跳入信道k的质量不佳的标签。其中，该恢复活动的信道是位于所述的已跳入信道k以及没有质量不佳标签的较高频率的信道g1之间的中间信道，或是位于所述的已跳入信道k以及没有质量不佳标签的较低频率的信道g2之间的所述的中间信道。

附图说明

图1为本发明一实施例的通信系统的示意图。

图2为本发明一实施例的无线通信装置的硬件环境的示意图。

图3为本发明一实施例的信道评估的三个阶段的示意图。

图4为本发明一实施例的信道映射表。

图5A至图5C为本发明一实施例的用于信道的信息收集方法的流程图。

图6为本发明一实施例的用于封包误差点的判断或计算的流程图。

图7为本发明一实施例的用于数据误差点的判断或计算的流程图。

图8为本发明一实施例的执行于一个信道的信息收集方法的流程图。

图9A至图9C为本发明一实施例的用于一个信道的质量不佳的信道判断方法的流程图。

图10A至图10C为本发明一实施例的用于一个信道的质量优良的信道判断方法的流程图。

图11A为本发明一实施例的邻近信道的示意图；

图11B为本发明一实施例的中间信道的示意图。

具体实施方式

图1为本发明一实施例的通信系统的示意图，包含两个同级的无线通信装置11以及13。无线通信装置11以及13通过在多个频道之间快速切换载波来传输以及接收无线信号，而此多个频道使用参考相同跳频信道设置的虚拟序列。无线通信装置11以及13可以是在2.4GHz至2.48GHz的非许可频带内进行传输的蓝牙装置，且使用FHSS技术，每秒可对其信号进行多次改变。

图2为本发明一实施例的无线通信装置(例如，图1中的11或13)的硬件环境的示意图，主要包含非易失性存储器210，用以储存程序模块211，易失性存储器230，用以储存信道映射表231，MCU250(也称作处理器)，基频单元270，RF单元290，以及天线。需要注意的是，于某些实施例中，MCU250可以实施于基频单元270中。MCU250加载以及执行程序模块，以完成下述的信道评估方法。于某些实施例中，程序模块可以储存于易失性存储器230。基频单元270使用多种已知的方法来产生合适的跳频信道设置。基频单元270可以使用同级装置能识别的协议，同级装置具有用于通信的信息，根据已更新的信道映射表231，这些信息可以指示哪些信道可以使用以及哪些信道应该避免使用。因此，基频单元270可以指示RF单元290改变以及锁定可用信道，可用信道使用的虚拟序列是用于数据通信的同级装置已知的。以下将对信道评估方法以及信道映射表231作详细描述。

如图3所示，本实施例的信道评估方法可以分为三个阶段：信道映射表维护阶段P31；信道映射表交换阶段P33；以及信道映射表使用阶段P35。在信道映射表维护阶段P31，可用信道是被选择性的跳入，已跳入信道所承载的RF信号被收听以及获取，根据收听的结果可以判断已跳入信道的信道质量，以及根据判断出的信道质量，可以更改信道映射表231。信道映射表维护阶段P31可以分为两个子阶段：信息收集阶段P31a；以及本地信道映射表更新阶段P31b。于信息收集阶段P31a，根据收听的结果，可以计算或判断多个测量值，以及于本地信道映射表更新阶段P31b，使用预定规则根据计算或判断多个测量值，将信道标记为质量优良的信道或质量不佳的信道。信道评估会使用两种测量值类型：封包标头测量值，以及封包数据测量值。封包标头测量值表示已获得的封包标头的不准确的程度，可通过已获得的封包标头的封包丢失，错误比特，以及/或已获得的封包标头的其它统计特性来反映。封包数据测量值表示已获得的封包数据的不准确的程度，可通过已获得的封包数据的错误比特，以及/或已获得的封包数据的其它统计特性来反映。图4为本发明一实施例的信道映射表，信道映射表记录如标头误差点(error score)以及数据误差点列所示的关于封包标头以及数据测量值的信息，以及标头以及数据误差点列的可信等级(confidence level)所示的关于封包标头以及数据测量值的可信等级。另外，质量不佳的信道旗标储存在信道映射表231中，旗标为1表示质量不佳的信道(也就是具有质量不佳的信道标签)，以及旗标为0表示质量优良的信道(也就是没有质量不佳的信道标签)。本领域技术人员可以使用不同的数据结构来实现信道映射表230，例如：数组，链接表，记录，数据对象，或其它，以及使用不同但是相似的测量值以及可信等级。以下将对测量值的计算与判断，以及本地信道映射表更新阶段P31b以及信息收集阶段P31a的操作进行详细描述。在信道映射表交换阶段P33以及信道映射表使用阶段P35期间，另一同级装置已知的协议被周期性地使用，同级装置具有用于通信的信息，根据已更新的信道映射表231，这些信息可以指示哪些信道可以使用以及哪些信道应该避免使用，以更新其共有的跳频信道设置。另外，完成协议后，发送器以及接收器都经由新的已更新的跳频信道设置进行通信。需要注意的是，在所述的信道映射表维护阶段P31，测量合适信道的通信质量。

图5A至图5C为本发明一实施例的用于信道k的信息收集方法的流程图，进行于信息收集阶段P31a。本实施例的信息收集方法执行在经由已跳入信道k获取封包的收听结果后。请参考图5A，更新被表示为EH(k)的标头误差点(步骤S511)，以及增加被表示为NH(k)的可信等级(步骤S513)。请参考图5B，更新被表示为ED(k)的数据误差点(步骤S531)，以及增加被表示为ND(k)的可信等级(步骤S533)。请参考图5C，更新被表示为EH(k)的标头误差点(步骤S551)，以及增加被表示为NH(k)的可信等级(步骤S553)。判断信道k的Rx槽中的已获得的信号是否包含一数据封包(步骤S555)。如果是，则更新被表示为ED(k)的数据误差点(步骤S557)，以及增加被表示为ND(k)的可信等级(步骤S559)。这并不表示信息收集方法仅能在经由已跳入信道k获取封包的一个收听结果后实施。需要注意的是，信息收集方法的实施例可以被重复执行以于不同的已跳入信道累积相关测量值以及可信等级。

图6为本发明一实施例的用于封包误差点的判断或计算的流程图。该过程执行于图5A中的步骤S511，或图5C中的步骤S551。判断当从信道k收听时是否有封包丢失发生(步骤S611)。封包丢失是指于预定时间内没有接收到有意义的封包。如果是，则将目前标头误差点EH0(k)设置为常数E2(步骤S613)，否则，执行下一判断(步骤S631)。判断对于已获得的封包标头的错误校验是否通过(步骤S631)。例如，蓝牙封包标头包括10比特的标头信息，标头信息中具有8比特的标头错误校验(header error check，以下简称为HEC)信息，且每个比特重复3次。于比特错误率为10-2或更低的情况下，HEC可以被正确译码。当HEC被正确译码时，判断通过了用于已获得的封包标头的错误校验。当用于已获得的封包标头的错误校验通过时，计算已获得的封包标头的错误比特数，以及设置已计算错误比特数的EH0(k)(步骤651)。例如，当接收到的封包标头包含“001000110111”时，错误比特数为2，且接收到的封包标头被更正为“000000111111”。当对于已获得的封包标头的错误校验没有通过时，将EH0(k)设置为常数E1(步骤633)。需要注意的是，E2大于E1。于设置EH0(k)后(步骤S613，S633，或S651)，将标头误差点EH(k)增加EH0(k)(步骤S671)。

图7为本发明一实施例的用于数据误差点的判断或计算的流程图。该过程执行于图5B中的步骤S531，或图5C中的步骤S557。判断对于已获得的数据的错误校验是否通过(步骤S711)。例如，封包所承载的数据包含循环冗余校验码(cyclical redundancy checking，以下简称为CRC)比特。通过校验CRC比特，可以取得对于已获得的数据的错误校验是否通过的决定。当对于已获得的数据的错误校验没有通过时，将ED(k)增加1(步骤731)。需要注意的是，语音封包并不承载CRC比特，以及被传输到目的地时不允许被更正。语音封包包含人的声音，或其它信号。

图8为本发明一实施例的执行于信道k的信道映射表更新方法的流程图，其执行于本地信道映射表更新阶段P31b。执行质量不佳的信道校验程序，以根据前一阶段P31a已收集的信息判断信道k是否为质量不佳的信道(步骤S811以及S831)。如果信道k被判断为质量不佳的信道，则标记信道k为质量不佳的信道(步骤S835)，否则，执行质量优良的信道校验程序，以根据前一阶段P31a已收集的信息判断信道k是否为质量优良的信道(步骤S833以及S851)。如果信道k被判断为质量优良的信道，则执行恢复活动以及重设程序以取消某些信道的质量不佳标签(步骤S853)。如阶段P33以及P35所示，于下一信道映射表交换以及采用后，取消了质量不佳标签的信道可以被重新使用于后续的数据或声音通信。这并不代表信道映射表更新方法的此实施例仅能应用于一个已跳入信道k。需要注意的是，信道映射表更新方法的此实施例可以重复执行于不同的已跳入信道。

图9A至图9C为本发明一实施例的用于信道k的质量不佳的信道判断方法的流程图。该过程可以执行于步骤S811，S831以及S835。请参考图9A，判断标头误差点EH(k)是否大于或等于预设门限值THEH1(步骤S911)。如果是，则接下来，经由符合图4所示的质量不佳的信道旗标，将信道k标记为质量不佳的信道(步骤S913)。请参考图9B，判断数据误差点ED(k)是否大于或等于预设门限值THED1(步骤S931)。如果是，则接下来，经由符合图4所示的质量不佳的信道旗标，将信道k标记为质量不佳的信道(步骤S933)。请参考图9C，当标头误差点EH(k)大于或等于预设门限值THEH1(步骤S951以及S955)时，或当数据误差点ED(k)大于或等于预设门限值THED1(步骤S953以及S955)时，将信道k标记为质量不佳的信道。

图10A至图10C为本发明一实施例的用于信道k的质量优良的信道判断方法的流程图。该过程可以执行于步骤S833，S851以及S853。请参考图10A，判断信道k的封包误差点的可信等级(被表示为NH(k))是否大于或等于预设门限值THNH，以及信道k的封包误差点是否小于或等于预设门限值THEH2(步骤S1011以及S1013)。需要注意的是，预设门限值THEH2小于步骤S911或S951所用到的预设门限值THEH1，以及步骤S1011以及S1013的顺序是可以交换的。当这两个条件满足时，恢复邻近信道，或/以及中间信道（betweenness channel）的活动(步骤S1015)，以及重设信道映射表(例如，图4)中关于已恢复活动的信道（re-activation channel）的信息(步骤S1017)。请参考图10B，判断信道k的数据误差点的可信等级(被表示为ND(k))是否大于或等于预设门限值THND，以及信道k的数据误差点是否小于或等于预设门限值THED2(步骤S1031以及S1033)。需要注意的是，预设门限值THED2小于步骤S951或S953中所用到的预设门限值THED1，以及步骤S1031以及S1033的顺序是可以交换的。当这两个条件满足时，恢复邻近信道，或/以及中间信道的活动(步骤S1035)，以及重设信道映射表(例如，图4)中关于已恢复活动的信道的信息(步骤S1037)。请参考图10C，判断信道k的封包以及数据误差点的可信等级(被表示为NH(k)以及ND(k))是否大于或等于预设门限值THNH以及THDH，以及信道k的封包以及数据误差点是否小于或等于预设门限值THEH2以及THED2(步骤S1051至S1055)。需要注意的是，预设门限值THEH2小于步骤S911或S951所用到的预设门限值THEH1，预设门限值THED2小于步骤S951或S953中所用到的预设门限值THED1，以及步骤S1051至S1055的顺序可以被重新安排。当这3个条件满足时，恢复邻近信道，或/以及中间信道的活动(步骤S1057)，以及重设信道映射表(例如，图4)中关于已恢复活动的信道的信息(步骤S1059)。需要注意的是，当一个信道的可信等级超过或等于对应的门限值时，用于信道的信息收集是充分的。

请参考图10A的步骤1015，图10B的步骤1035，图10C的步骤1057，图11A为本发明一实施例的邻近信道(k-1)以及(k+1)的示意图。假设2.4GHz至2.48GHz的频带被分为8个1MHz的信道，以及信道k位于2.445GHz以及2.446GHz之间，邻近信道(k-1)位于2.444GHz以及2.445GHz之间，以及另一邻近信道(k+1)位于2.446GHz以及2.447GHz之间。需要注意的是，邻近信道也可以是信道(k-i)以及(k+i)，其中，i为非0的整数，以及小于或等于预设整数n。例如，当n=3时，信道(k-3)，(k-2)，(k-1)，(k+1)，(k+2)以(k+3)为邻近信道。

请参考图10A的步骤1015，图10B的步骤1035，以及图10C的步骤1057，图11B为本发明一实施例的中间信道(g2+k)/2以及(k+g1)/2的示意图，其中，较高频率的信道g1以及较低频率的信道g2是最接近于信道k的没有质量不佳信道标签的信道。假设2.4GHz至2.48GHz的频带被分为8个1MHz的信道，信道k位于2.450GHz以及2.451GHz之间，最接近信道k的没有质量不佳信道标签的较高频率的信道g1位于2.470GHz以及2.471GHz之间，以及最接近信道k的没有质量不佳信道标签的较低频率的信道g2位于2.440GHz以及2.441GHz之间，中间信道(g2+k)/2则位于2.445GHz以及2.446GHz之间，以及另一中间信道(k+g1)/2位于2.460GHz以及2.461GHz之间。需要注意的是，中间信道也可以是信道(g2+k)/2+i，(g2+k)/2-i，(k+g1)/2+j，以及(k+g1)/2-j，其中i以及j为非0的整数，i小于或等于预设整数m，以及j小于或等于预设整数n。例如，当i=2以及j＝2时，信道(g2+k)/2-1，(g2+k)/2-2，(g2+k)/2+1，(g2+k)/2+2，(k+g1)/2-1，(k+g1)/2-2，(k+g1)/2+1以及(k+g1)/2+2为中间信道。

需要注意的是，如图4所示，通过更新对应的质量不佳的信道旗标以消除质量不佳的信道标签，可以恢复邻近或/以及中间信道的活动。通过设置对应的标头误差点，标头误差点的可信等级，数据误差点，以及数据误差点的可信等级为0，可以重设已恢复活动的信道。

信道评估的方法，或其某方面或某部分，可以程序代码的形式(也就是，指令)储存于实体媒体中，例如光盘片，磁盘片，抽取式硬盘，或其它可机读的储存媒体，其中，当机器(例如，计算机，移动电话，或类似装置)加载以及执行程序代码时，该机器则为执行本发明的装置。本发明所揭露的方法也可以为某传输媒体(例如，电线或电缆，通过光纤，或经由任何其它形式的传输)进行传输的程序代码的形式，其中，当机器(例如，计算机)接收程序代码并加载以及执行时，该机器则为执行本发明的装置。当将程序代码执行于通用目的的处理器时，程序代码与该处理器相结合以提供一独特的装置，其具有特定的逻辑电路。

某些术语被用于整个发明的描述以及权利要求，其是指特定系统元件。作为本领域技术人员，消费性电子设备制造商可能对这些特定系统元件使用不同的名称。本文并不是以元件的名称来区分不同的元件，而是以元件的功能来区分。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中的技术人员，在不脱离本发明的范围内，可以做一些改动，因此本发明的保护范围应与权利要求所界定的范围为准。

Claims (12)

1.一种信道评估装置，其特征在于，所述的装置包含：

射频单元；

基频单元，耦接于所述的射频单元，并指示所述的射频单元选择性地跳至一频带的多个可用信道中的一个，经由已跳入信道使用一虚拟序列以接收多个封包；以及

微处理控制单元，耦接于所述的基频单元，所述微处理控制单元根据所述的多个封包的接收结果，决定所述的已跳入信道k作为质量优良的信道，以及取消恢复活动的信道的质量不佳的标签而不是取消所述的已跳入信道k的质量不佳的标签，

其中，没有质量不佳的标签的任何信道都可被跳入，且该恢复活动的信道是位于所述的已跳入信道k以及没有质量不佳标签的较高频率的信道g1之间的中间信道，或是位于所述的已跳入信道k以及没有质量不佳标签的较低频率的信道g2之间的所述的中间信道。

2.根据权利要求1所述的信道评估装置，其特征在于，所述的较高频率的信道g1是最接近于所述的已跳入信道k的没有质量不佳信道标签的具有较高频率的信道，且所述的较低频率的信道g2是最接近于所述的已跳入信道k的没有质量不佳信道标签的具有较低频率的信道。

3.根据权利要求1所述的信道评估装置，其特征在于，所述的中间信道为((g2+k)/2)信道或((k+g1)/2)信道。

4.根据权利要求1所述的信道评估装置，其特征在于，所述的微处理控制单元还用于重设对应于所述的恢复活动的信道的测量值，所述的测量值表示经由所述的恢复活动的信道进行先前封包接收期间的不准确的程度。

5.根据权利要求1所述的信道评估装置，其特征在于，当所述的已跳入信道的可信等级高于第一预设门限值，且所述的已跳入信道的测量值低于第二预设门限值时时，所述的已跳入信道被判断为质量优良的信道，其中，所述的可信等级表示经由所述的已跳入信道进行封包接收期间用于接收所述的多个封包的次数，以及所述的测量值表示所述的多个封包的接收结果的不准确的程度，且所述的测量值在经由所述的已跳入信道进行封包接收期间被累积。

6.根据权利要求5所述的信道评估装置，其特征在于，当测量值大于第三预设门限值时，信道被标记为质量不佳的信道，其中，所述的测量值表示经由已标记信道的多个封包的接收结果的不准确的程度，以及所述的第三预设门限值大于所述的第二预设门限值。

7.根据权利要求5所述的信道评估装置，其特征在于，所述的测量值表示在经由所述的已跳入信道进行封包接收期间的多个封包标头的不准确的程度。

8.根据权利要求5所述的信道评估装置，其特征在于，所述的测量值表示在经由所述的已跳入信道进行封包接收期间的多个封包的封包数据的不准确的程度。

9.一种信道评估方法，用于包括射频单元的装置，该方法包括：

根据多个封包的接收结果，决定已跳入信道k作为一频带中的质量优良的信道，且该频带中的所有质量不佳的信道均無法被所述射频单元跳入；以及

取消一恢复活动的信道的质量不佳的标签，而不是取消所述的已跳入信道k的质量不佳的标签；

其中，该恢复活动的信道是位于所述的已跳入信道k以及没有质量不佳标签的较高频率的信道g1之间的中间信道，或是位于所述的已跳入信道k以及没有质量不佳标签的较低频率的信道g2之间的中间信道。

10.根据权利要求9所述的信道评估方法，其特征在于，所述的较高频率的信道g1是最接近于所述的已跳入信道k的没有质量不佳信道标签的信道，所述的较低频率的信道g2是最接近于所述的已跳入信道k的没有质量不佳信道标签的信道。

11.根据权利要求9所述的信道评估方法，其特征在于，所述的中间信道为((g2+k)/2)信道或((k+g1)/2)信道。

12.根据权利要求9所述的信道评估方法，进一步包括：

当表示所述的多个封包的接收结果的不准确程度的一测量值大于一预设门限值时，对应的信道被标记为质量不佳的信道。